CN106592980A - 一种可配筋的建筑增材制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种可配筋的建筑增材制造装置，包括底座、支架、打印机构和多功能机构，底座包括对称设置的左、右底板，支架包括对称设置的左、右立柱和横梁，左、右立柱底部分别与左、右底板相连，并可沿左、右底板水平滑动，横梁两端分别左、右立柱相连，并可沿左、右立柱垂直滑动，打印机构包括第一基座、打印臂和打印组件，多功能机构包括第二基座、多功能臂、喷涂养护组件和抓取组件，第一基座和第二基座均设于横梁上，并可沿横梁水平滑动，打印臂与第一基座侧端相连，打印组件与打印臂底部相连，多功能臂与第二基座侧端相连，喷涂养护组件和抓取组件均与多功能臂底部相连。本发明可一体化完成配筋及建筑结构的建造打印、喷涂及养护，保证结构质量，提高劳动效率。

Description

一种可配筋的建筑增材制造装置
技术领域
本发明属于增材制造的技术领域，尤其涉及一种可配筋的建筑增材制造装置。
背景技术
建筑增材制造技术作为新型数字建造技术，集成了材料成型技术、计算机技术、数控技术等，采用材料分层叠加的基本原理，由计算机获取三维建筑模型的形状、尺寸及其他相关信息，并对其进行层片化处理，最后由数控机械设备按照指定路径运动实现建筑物或构筑物的自动建造。
现有的建筑3D打印机无法进行非人工配筋的建筑3D打印，只能通过提高打印材料的强度及结构设计保证低层高的结构安全。在人工配筋中，现有设备也无法对结构内部的非密闭空间的进行材料填充施工。随着打印建筑的层高增加，结构中不配筋难以保证建筑物的安全性，打印建筑结构中如何自动化配筋及协同打印是3D建筑打印的技术空白。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种可配筋的建筑增材制造装置，可一体化完成配筋及建筑结构的建造打印。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种可配筋的建筑增材制造装置，其特征在于，包括底座、支架、打印机构和多功能机构，所述底座包括对称设置的左、右底板，所述支架包括对称设置的左、右立柱和横梁，所述左、右立柱底部分别与所述左、右底板相连，并可沿左、右底板水平滑动，所述横梁两端分别左、右立柱相连，并可沿左、右立柱垂直滑动，所述打印机构包括第一基座、打印臂和打印组件，所述多功能机构包括第二基座、多功能臂、喷涂养护组件和抓取组件，所述第一基座和第二基座均设于横梁上，并可沿横梁水平滑动，所述打印臂与第一基座侧端相连，打印组件与打印臂底部相连，所述多功能臂与第二基座侧端相连，所述喷涂养护组件和抓取组件均与多功能臂底部相连。
按上述方案，所述打印组件包括第一旋转接头、打印喷头和抹面刀，所述打印喷头通过第一旋转轴与所述第一旋转接头相连，所述抹面刀设于打印喷头下方，刀刃竖直设置。
按上述方案，所述喷涂养护组件包括第二旋转接头、养护喷头和养护装置，所述养护装置通过第二旋转轴与所述第二旋转接头相连，所述养护喷头设于养护装置上方。
按上述方案，所述抓取组件包括抓取臂和机械手，所述抓取臂一端通过第三旋转轴与所述第二旋转接头相连，另一端与所述机械手相连。
按上述方案，所述打印臂包括第一立架、第一丝杠和第一驱动电机，所述第一立架包括第一立板和第一顶板，所述第一顶板与所述第一立板的顶端相连，所述第一丝杠的底端与所述第一旋转接头相连，顶端穿过第一顶板的中心与所述第一驱动电机相连。
按上述方案，所述多功能臂包括第二立架、第二丝杠和第二驱动电机，所述第二立架包括第二立板和第二顶板，所述第二顶板与所述第二立板的顶端相连，所述第二丝杠的底端与所述第二旋转接头相连，顶端穿过第二顶板的中心与所述第二驱动电机相连。
按上述方案，所述打印喷头上设有流量控制阀。
按上述方案，所述养护装置为红外线加热器或微波发生器
按上述方案，所述左、右底板底部与滚轮或履带相连。
本发明的有益效果是：提供了一种可配筋的建筑增材制造装置，结构简单合理，灵活性强，稳定性高，可实现钢筋布置和3D打印一体化，在无需人工干涉的情况下，自动化完成建筑的打印、喷涂及养护过程，并可对配筋内部的结构进行材料填充，且打印密实，表观效果好。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2为本发明一个实施例的打印机构的结构示意图。
图3为本发明一个实施例的多功能机构的结构示意图。
图4为本发明一个实施例的打印组件的结构示意图。
其中：1.左底板，2.右底板，3.滚轮，4.左立柱，5.右立柱，6.横梁，7.第一基座，8.打印臂，9.打印组件，10.第二基座，11.多功能臂，12.喷涂养护组件，13.抓取组件，14.第一旋转接头，15.打印喷头，16.抹面刀，17.第二旋转接头，18.养护喷头，19.养护装置，20.流量控制阀，21.第一立架，22.第一丝杠，23.第一驱动电机，24.第二立架，25.第二丝杠，26.第二驱动电机，27.抓取臂，28.机械手。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，一种可配筋的建筑增材制造装置，包括底座、支架、打印机构和多功能机构，底座包括对称设置的左底板1、右底板2，左、右底板底部与滚轮3相连，可根据需要移动装置的位置，支架包括对称设置的左立柱4、右立柱5和横梁6，左、右立柱底部分别与左、右底板相连，并可沿左、右底板水平滑动，横梁两端分别左、右立柱相连，并可沿左、右立柱垂直滑动，打印机构包括第一基座7、打印臂8和打印组件9，多功能机构包括第二基座10、多功能臂11、喷涂养护组件12和抓取组件13，第一基座和第二基座均设于横梁上，并可沿横梁水平滑动，打印臂与第一基座侧端相连，打印组件与打印臂底部相连，多功能臂与第二基座侧端相连，喷涂养护组件和抓取组件均与多功能臂底部相连。
如图2、图4所示，打印组件包括第一旋转接头14、打印喷头15和抹面刀16，打印喷头通过第一旋转轴与第一旋转接头相连，打印喷头可实现在水平平面和垂直平面360度旋转，抹面刀设于打印喷头下方，刀刃竖直设置，打印臂包括第一立架21、第一丝杠22和第一驱动电机23，第一立架包括第一立板和第一顶板，第一顶板与第一立板的顶端相连，第一丝杠的底端与第一旋转接头相连，顶端穿过第一顶板的中心与第一驱动电机相连，第一驱动电机带动第一丝杠旋转，实现打印喷头上下移动，打印喷头上设有流量控制阀20，控制打印喷头的喷涂量。
如图3所示，喷涂养护组件包括第二旋转接头17、养护喷头18和养护装置19，养护装置通过第二旋转轴与第二旋转接头相连，养护喷头设于养护装置上方，抓取组件包括抓取臂27和机械手28，抓取臂一端通过第三旋转轴与第二旋转接头相连，另一端与机械手相连，多功能臂包括第二立架24、第二丝杠25和第二驱动电机26，第二立架包括第二立板和第二顶板，第二顶板与第二立板的顶端相连，第二丝杠的底端与第二旋转接头相连，顶端穿过第二顶板的中心与第二驱动电机相连，第二驱动电机带动第二丝杠旋转，实现养护装置上下移动。
打印前，固定设备的底座，并确定整个装置处于同一水平面，调整支架至顶端起始位置，提升打印臂及多功能臂最高起始位置，降低横梁至最低起始位置，设定打印臂及多功能臂的协同施工程序控制程序及每层打印提升高度。
打印时，支架在横梁上水平运动，横梁在支架上垂直运动，打印臂及多功能臂沿横梁移动。多功能臂的抓取组件抓取及安装钢筋，打印组件环绕钢筋运行进行材料填充，第一旋转接头和第一旋转轴实时调节打印喷头的方向，使其与打印运动方向保持垂直，流量控制阀控制材料挤出量与打印运动速度相匹配，并在空程运动保持关闭，抹面刀跟随打印喷头运动并完成抹面。
当钢筋结构为空心时，打印臂通过第一丝杠下降到钢筋内部空腔中的合适位置，第一旋转轴调整打印角度完成钢筋结构内部的材料填充，以完成单层高度的打印。
完成数层打印后，多功能臂的喷涂养护组件按照程序设定要求对打印结构进行对应的处理，养护装置为红外线加热器或微波发生器，第二旋转接头和第二旋转轴实时调节养护装置的方向，对打印结构进行加热养护处理，养护喷头跟随养护装置运动，完成喷水或喷漆养护。
按照程序如此反复提升完成多层打印，直至完成含钢筋结构建筑物的打印。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可配筋的建筑增材制造装置，其特征在于，包括底座、支架、打印机构和多功能机构，所述底座包括对称设置的左、右底板，所述支架包括对称设置的左、右立柱和横梁，所述左、右立柱底部分别与所述左、右底板相连，并可沿左、右底板水平滑动，所述横梁两端分别左、右立柱相连，并可沿左、右立柱垂直滑动，所述打印机构包括第一基座、打印臂和打印组件，所述多功能机构包括第二基座、多功能臂、喷涂养护组件和抓取组件，所述第一基座和第二基座均设于横梁上，并可沿横梁水平滑动，所述打印臂与第一基座侧端相连，打印组件与打印臂底部相连，所述多功能臂与第二基座侧端相连，所述喷涂养护组件和抓取组件均与多功能臂底部相连。
2.根据权利要求1所述的一种可配筋的建筑增材制造装置，其特征在于，所述打印组件包括第一旋转接头、打印喷头和抹面刀，所述打印喷头通过第一旋转轴与所述第一旋转接头相连，所述抹面刀设于打印喷头下方，刀刃竖直设置。
3.根据权利要求1所述的一种可配筋的建筑增材制造装置，其特征在于，所述喷涂养护组件包括第二旋转接头、养护喷头和养护装置，所述养护装置通过第二旋转轴与所述第二旋转接头相连，所述养护喷头设于养护装置上方。
4.根据权利要求3所述的一种可配筋的建筑增材制造装置，其特征在于，所述抓取组件包括抓取臂和机械手，所述抓取臂一端通过第三旋转轴与所述第二旋转接头相连，另一端与所述机械手相连。
5.根据权利要求1所述的一种可配筋的建筑增材制造装置，其特征在于，所述打印臂包括第一立架、第一丝杠和第一驱动电机，所述第一立架包括第一立板和第一顶板，所述第一顶板与所述第一立板的顶端相连，所述第一丝杠的底端与所述第一旋转接头相连，顶端穿过第一顶板的中心与所述第一驱动电机相连。
6.根据权利要求1所述的一种可配筋的建筑增材制造装置，其特征在于，所述多功能臂包括第二立架、第二丝杠和第二驱动电机，所述第二立架包括第二立板和第二顶板，所述第二顶板与所述第二立板的顶端相连，所述第二丝杠的底端与所述第二旋转接头相连，顶端穿过第二顶板的中心与所述第二驱动电机相连。
7.根据权利要求2所述的一种可配筋的建筑增材制造装置，其特征在于，所述打印喷头上设有流量控制阀。
8.根据权利要求3所述的一种可配筋的建筑增材制造装置，其特征在于，所述养护装置为红外线加热器或微波发生器。
9.根据权利要求1所述的一种可配筋的建筑增材制造装置，其特征在于，所述左、右底板底部与滚轮或履带相连。
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